JP2005162984A - Gel-forming composition and method for using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は溶液型シリカ化合物と、ポリビニルアルコール（以下、「ＰＶＡ」という。）とを主成分として含み、これにさらに、ＰＶＡの架橋剤を含んだゲル形成組成物およびその使用方法に係り、特に、得られるゲル化物が弾力性あるいは変形追随性、さらには耐水性を有し、建造物の自重により、あるいは外力により地盤に変形が生じても、さらには地盤が波浪を受けたり、あるいは交通荷重等による振動を受けても破壊することなく追随し、また、雨水の浸食作用があっても地表面を良好に保護するゲル化形成組成物およびその使用方法に関する。 The present invention relates to a gel-forming composition containing a solution-type silica compound and polyvinyl alcohol (hereinafter referred to as “PVA”) as main components, and further containing a PVA crosslinking agent, and a method of using the same. The resulting gelled product has elasticity or deformation followability, water resistance, and even if the ground is deformed due to its own weight or due to external force, the ground is subject to waves or traffic load. The present invention relates to a gel-forming composition that can follow without being broken even when subjected to vibration due to the like, and that well protects the ground surface even if it has an erosion effect of rainwater, and a method of using the same.
ＰＶＡを用いた耐水性を有する組成物として、従来、特開平６−１５７８６０に記載された耐水性組成物が知られている。これはポリビニルアルコール系樹脂、低分子量キトサン、アルデヒド系化合物、還元剤およびラジカル捕捉剤を含み、耐水性に優れた組成物である。 As a water-resistant composition using PVA, a water-resistant composition described in JP-A-6-157860 is conventionally known. This is a composition excellent in water resistance, comprising a polyvinyl alcohol resin, a low molecular weight chitosan, an aldehyde compound, a reducing agent and a radical scavenger.
しかし、この組成物はＰＶＡは含むものの、溶液型シリカ化合物や、ＰＶＡの架橋剤を含むものではなく、このため、ＰＶＡのゲル化物は得られず、したがって、この組成物からは弾力性あるいは変形追随性を有するゲル化物は期待され得ない。 However, although this composition contains PVA, it does not contain a solution-type silica compound or a PVA cross-linking agent. Therefore, a gelled product of PVA cannot be obtained. Therefore, elasticity or deformation is not obtained from this composition. A gelled product having followability cannot be expected.
さらに、ＰＶＡを用いた組成物として、特開２００２−２９４０１４に記載されたゲル形成組成物も知られている。これはビニルアルコール系ポリマー（Ａ）、分子中に２個以上のメチロール基を有する化合物（Ｂ）、および水（Ｃ）を主成分としてなり、数時間〜数日間放置すると高含水、かつ良好な強度および弾性を有する水不溶性ゲル状物となり、土木・建設・農水産業等の資材として、さらには水質浄化材、人体発熱時の冷媒体、人工擬似餌等にも利用可能なゲルを得る。 Furthermore, the gel formation composition described in Unexamined-Japanese-Patent No. 2002-294014 is also known as a composition using PVA. This is composed mainly of a vinyl alcohol polymer (A), a compound (B) having two or more methylol groups in the molecule, and water (C). When left for several hours to several days, the water content is high and good. It becomes a water-insoluble gel-like material having strength and elasticity, and obtains a gel that can be used as a material for civil engineering, construction, agricultural and fisheries industries, water purification materials, a refrigerant body when a human body generates heat, artificial artificial bait, and the like.
しかし、この組成物もまた、上述と同様、ＰＶＡは含むものの、溶液型シリカ化合物や、ＰＶＡの架橋剤を含むものではなく、したがって、この組成物からも弾力性あるいは変形追随性を有するゲル化物は得られない。 However, this composition also contains PVA as described above, but does not contain a solution-type silica compound or a PVA cross-linking agent. Therefore, this composition is also a gelled product having elasticity or deformation followability. Cannot be obtained.
さらにまた、シリカ系化合物またはコロイド液に増粘剤を配合して地下水によって希釈されにくく、広範囲に浸透して固結し、特に液状化対策の必要な地盤あるいは地下水のある地盤の固結に適する地盤固結用注入材が特許第３４３７０８４号として知られている。上述の増粘剤としてＰＶＡが使用されている。 Furthermore, it is difficult to dilute with groundwater by adding a thickener to a silica-based compound or colloidal liquid, and it penetrates and consolidates over a wide area, and is particularly suitable for consolidation of ground requiring liquefaction countermeasures or ground with groundwater. An injecting material for ground consolidation is known as Japanese Patent No. 3437084. PVA is used as the above thickener.
しかし、この地盤固結用注入材はＰＶＡの架橋剤を含まず、したがって、ＰＶＡのゲル化は起こらない。ＰＶＡは単に、増粘性を得るために使用されるものであって、したがって、上述の地盤固結用注入材では、弾力性あるいは変形追随性を有するゲル化物は得られない。 However, this ground consolidation injection material does not contain a cross-linking agent for PVA, and therefore gelation of PVA does not occur. PVA is merely used for obtaining thickening. Therefore, the above-mentioned ground consolidation injection material does not provide a gelled product having elasticity or deformation followability.
さらに、従来、溶液型シリカ化合物や、超微粒子シリカを用いた耐久性を有する超微粒子懸濁型複合シリカグラウトも開発され、実用に供されている。 In addition, conventionally, a solution type silica compound and an ultrafine particle suspension type composite silica grout having durability using an ultrafine particle silica have been developed and put into practical use.
しかし、これらのグラウトは得られるゲルが堅いため、強度は高くなるものの、もろさがあり、外力や自重によって大きな荷重が加わって変位すると破壊されてしまい、一度破壊されるともとに戻ることはない。また、破壊歪みが小さいため、外力によってわずかな変位が生じると破壊される。 However, these grouts are strong because the resulting gel is stiff, but they are brittle and will be destroyed if they are displaced by applying a large load due to external force or their own weight. . In addition, since the fracture strain is small, it is destroyed when a slight displacement occurs due to an external force.
なお、法面等の浸食防止材や、種子等の付着された緑化フイルムには、ＰＶＡ乾燥フイルムが用いられている。これらは水に溶けやすく、雨水による浸食に対して長期間の防止機能を備えておらず、このため、雨水に対する耐久性の向上が望まれている。
解決しようとする問題は溶液型シリカ化合物とポリビニルアルコール（ＰＶＡ）とを主成分とし、これにＰＶＡの架橋剤を含んだゲル形成組成物およびその使用方法を得ることに存し、特に、得られるゲル化物が弾力性あるいは変形追随性、さらには耐水性を有し、大きな変形を生じても破壊することなく、追随して止水性を維持し、荷重を加えても破壊することなく変形し、荷重を除去すればもとに戻り、繰り返し荷重が作用しても破壊されず、体積の収縮がなく、耐水性にも優れ、ゲル化物の主成分の溶脱がほとんどなく、使用目的によって堅さの調節もでき、使用目的によって固化時間を瞬結から数日間にわたって調節でき、使用目的に応じてゲル化に至るまでの粘性を調整でき、乾燥しても粉状になることなく、一体性のある長期間効果の継続された耐水性材料となり、ほぼ中性値を呈して植物の生育を阻害せず、緑化可能な長期効果の継続された耐水性材料となり、ゲル化物が変位に破壊することなく順応するのみならず、止水性も保持し、従来の地盤固結材が適用できなかった分野のみならず、新しい適用分野を開拓する。 The problem to be solved lies in obtaining a gel-forming composition comprising a solution-type silica compound and polyvinyl alcohol (PVA) as main components and containing a PVA cross-linking agent, and a method for using the same. The gelled product has elasticity or deformation follow-up property, water resistance, and does not break even if a large deformation occurs, keeps the water stop by following, deforms without breaking even when a load is applied, If the load is removed, it will return to its original state, and will not be destroyed even when a repeated load is applied, there is no volume shrinkage, it has excellent water resistance, there is almost no leaching of the main component of the gelled product, It can also be adjusted, the solidification time can be adjusted over several days depending on the purpose of use, the viscosity until gelation can be adjusted according to the purpose of use, and it does not become powdery even when dried, it is integral Long term It becomes a continuous water-resistant material of fruit, almost neutral value, does not inhibit the growth of plants, it becomes a long-term water-resistant material that can be greened, and the gelled material adapts without breaking into displacement In addition to maintaining water-stopping properties, we will develop new fields of application as well as areas where conventional soil consolidation materials could not be applied.
上述の本発明の課題は溶液型シリカ化合物と、ポリビニルアルコールと、このポリビニルアルコールの架橋剤とを有効成分として含有することを特徴とするゲル形成組成物によって解決される。 The above-mentioned problems of the present invention are solved by a gel-forming composition comprising a solution-type silica compound, polyvinyl alcohol, and a crosslinking agent for this polyvinyl alcohol as active ingredients.
さらに、上述の本発明の課題は、溶液型シリカ化合物と、ポリビニルアルコ−ルと、前記ポリビニルアルコールの架橋剤とを有効成分として含有するゲル形成組成物を次のＡ〜Ｉに示される各形態で使用することを特徴とするゲル形成組成物の使用方法によって解決される。
Ａ 地表面または土中にゲル化物を形成し、または止水材とともにゲル化物を形成し、地盤の遮水体とする形態。
Ｂ 建造物の表面、連結部、亀裂部または背面空隙に散布または充填してゲル化物を形成し、遮水体とする形態。
Ｃ 地盤中の溝に充填し、ゲル化して遮水体とする形態。
Ｄ 地盤上、または地中に、土と混合して遮水体を形成する形態。
Ｅ 振動や荷重を受ける地盤にゲル化物を形成する形態。
Ｆ 地盤上に種子、植物または緑化材とともに被覆する形態。
Ｇ ベントナイト粒状体または吸水膨張性樹脂と混合して遮水体の継ぎ目、あるいは建造物の亀裂に充填し、ゲル化物中の水分あるいは地下水によって膨張せしめて遮水する形態。
Ｈ 他の止水材と接着して一体化する形態。
Ｉ フイルム状に乾燥して使用する形態。
Furthermore, the above-mentioned problems of the present invention are to provide gel-forming compositions containing, as active ingredients, a solution-type silica compound, a polyvinyl alcohol, and a crosslinking agent for the polyvinyl alcohol, as shown in the following embodiments A to I. It is solved by the method of using the gel-forming composition characterized in that it is used in
A Form that forms a gelled material on the ground surface or in the soil, or forms a gelled material together with a water-stopping material to form a water-blocking body for the ground.
B Form which forms a gelled substance by spraying or filling the surface, connecting part, crack part or back space of a building to form a water shielding body.
C Form that fills the groove in the ground and gels to form a water shield.
D A form that forms a water shield by mixing with soil on the ground or in the ground.
E A form in which gelled material is formed on the ground subjected to vibration and load.
F Form in which the ground is covered with seeds, plants or greening materials.
G A form that is mixed with bentonite granules or a water-swellable resin, filled in a seam of a water shield or a crack in a building, and inflated with moisture in gelled material or groundwater to block the water.
H A form that is bonded and integrated with other water-stop materials.
I A form used by drying into a film.
本発明のゲル形成組成物およびその使用方法は得られるゲル化物が弾力性あるいは変形追随性、さらには耐水性を有し、建造物の自重により、あるいは外力により地盤に変形が生じても、さらには地盤が波浪を受けたり、あるいは交通荷重等による振動を受けても破壊することなく追随し、また、雨水の浸食作用があっても地表面を良好に保護する。 The gel-forming composition of the present invention and the method of using the gel-forming composition have elasticity or deformation followability, and further water resistance, and even if the ground is deformed by the weight of the building or by external force, Even if the ground is subjected to waves or vibrations due to traffic loads, etc., it will follow without breaking, and it will protect the ground surface well even if it has rainwater erosion.
本発明に用いられる溶液型シリカ化合物は水ガラス、活性シリカ、コロイダルシリカ、中性ないしは酸性シリカゾル等である。ここで、水ガラスとしては水ガラス水溶液、これに酸、塩あるいは有機系反応剤、例えば、グリオキザール等のアルデヒド化合物、酢酸エステル、ジエステル、トリエステル、炭酸エステル等のエステル類を加えた水ガラス水溶液、あるいは水ガラスのアルカリを酸で中和して得られる中性〜酸性シリカ溶液、活性シリカ、シリカコロイド、ホワイトカーボン水溶液等が挙げられる。 The solution-type silica compound used in the present invention is water glass, activated silica, colloidal silica, neutral or acidic silica sol and the like. Here, the water glass is a water glass aqueous solution, and an aqueous solution containing an acid, a salt or an organic reactant, for example, an aldehyde compound such as glyoxal, an ester such as acetate, diester, triester and carbonate. Or neutral to acidic silica solution obtained by neutralizing an alkali of water glass with an acid, activated silica, silica colloid, white carbon aqueous solution and the like.
活性シリカは水ガラスをイオン交換樹脂、またはイオン交換膜で処理して水ガラス中のアルカリの一部または全部を除去して得られる。また、水ガラスと酸を混合してなる酸性水ガラスをイオン交換樹脂、またはイオン交換膜に通過させ、水ガラス中の塩の一部または全部を脱塩して得られたものであってもよい。なお、活性シリカのシリカ濃度が低い場合には、加熱濃縮したり、コロイダルシリカ、水ガラス等を適宜に添加してシリカ濃度を上げることもできる。活性シリカのシリカ濃度は１〜８重量％、ＰＨは２〜４である。 The activated silica is obtained by treating water glass with an ion exchange resin or an ion exchange membrane to remove a part or all of the alkali in the water glass. Further, it may be obtained by passing an acidic water glass obtained by mixing water glass and an acid through an ion exchange resin or an ion exchange membrane, and desalting a part or all of the salt in the water glass. Good. When the silica concentration of the active silica is low, it can be concentrated by heating, or the silica concentration can be increased by appropriately adding colloidal silica, water glass or the like. The silica concentration of the active silica is 1 to 8% by weight, and the pH is 2 to 4.
このような活性シリカはシリカ粒径が１〜５ｎｍに成長して数日後にはゲル化するが、苛性アルカリや水ガラス等のアルカリを加えてアルカリ側のＰＨにすることにより安定化される。この安定化した活性シリカに現場で酸や塩を加えてＰＨやゲル化時間を調整し、使用に供される。また、活性シリカに酸を加え、可使時間を長くしてゲル化時間を調整することもできる。この種の活性シリカはゲル化時間を長く調整できるのみならず、低濃度でもゲル化し、かつ固結後の耐久性にも優れている。粘度は水とほとんど変わらず、２ｃｐｓ以下である。 Such active silica grows to a silica particle size of 1 to 5 nm and gels after several days, but is stabilized by adding alkali such as caustic alkali or water glass to PH on the alkali side. Acid and salt are added to the stabilized activated silica on site to adjust the pH and gelation time, and are used. It is also possible to adjust the gelation time by adding an acid to the active silica to increase the pot life. This type of activated silica not only can adjust the gelation time long, but also gels at low concentrations and is excellent in durability after consolidation. The viscosity is almost the same as that of water and is 2 cps or less.
コロイダルシリカは上述の活性シリカを加熱することにより濃縮増粒し、ＰＨを９〜１０に調整して安定化して得られるが、ＰＨが酸性〜中性であってもよい。このようにして得られたコロイダルシリカはシリカ濃度が５％以上、通常は３０％程度であり、また粒径が５〜２０ｎｍであるが、それ以上、例えば、１００ｎｍ程度まで大きくすることができる。 Colloidal silica is obtained by concentrating and increasing the particle size by heating the above-mentioned active silica and adjusting the pH to 9 to 10 and stabilizing, but the pH may be acidic to neutral. The colloidal silica thus obtained has a silica concentration of 5% or more, usually about 30%, and a particle size of 5 to 20 nm, but can be increased to, for example, about 100 nm.
酸性〜中性シリカゾルは水ガラスを過剰またはほぼ当量の酸と混合し、水ガラス中のアルカリ分を中和除去して得られるＰＨが酸性ないし５〜９程度の中性シリカ水溶液である。これは通常、注入現場で調整され、通常の地盤注入ではシリカ濃度３〜１０％で使用される。このシリカゾルもまたアルカリが除去されているため、耐久性に優れ、シリカ濃度が１％以下でもゲル化する。粘度は水とほとんど同じであり、２ｃｐｓ以下である。 The acidic to neutral silica sol is a neutral silica aqueous solution having a pH of about 5 to 9 obtained by mixing water glass with an excess or almost equivalent amount of acid and neutralizing and removing the alkali in the water glass. This is usually adjusted at the site of injection and is used at a silica concentration of 3-10% for normal ground injection. Since this silica sol is also free of alkali, it is excellent in durability and gels even when the silica concentration is 1% or less. The viscosity is almost the same as that of water and is 2 cps or less.
本発明で使用されるポリビニルアルコール（ＰＶＡ）はポリ酢酸ビニルをアルカリ、酸、アンモニア水等でケン化して得られるＰＶＡ、その誘導体、酢酸ビニルに対して共重合性を有する単量体と酢酸ビニルとのケン化物、例えば、カルボキシ基変性ＰＶＡ、スルホン基変性ＰＶＡ、リン酸基変性ＰＶＡ等のアニオン変性ＰＶＡまたはカチオン変性ＰＶＡ、あるいはエチレン、長鎖アルキル基を有するビニルエーテル、ビニルエステル、（メタ）アクリルアミド、アルファオレフイン等と共重合された変性ＰＶＡ等である。 Polyvinyl alcohol (PVA) used in the present invention is a PVA obtained by saponifying polyvinyl acetate with an alkali, acid, aqueous ammonia, etc., a derivative thereof, a monomer copolymerizable with vinyl acetate, and vinyl acetate. For example, anion-modified PVA or cation-modified PVA such as carboxy group-modified PVA, sulfone group-modified PVA, phosphate group-modified PVA, or ethylene, vinyl ether having a long chain alkyl group, vinyl ester, (meth) acrylamide , Modified PVA copolymerized with alpha olefin and the like.
酢酸ビニルに対して共重合性を有する単量体としては、具体的には、エチレン、プロピレン、イソブチレン、α−オクテン、α−ドデセン、α−オクタドデセン等のオレフィン類、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、無水マレイン酸、イタコン酸等の不飽和酸類あるいはその塩、モノまたはジアルキルエステル、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のニトリル類、アクリルアミド、メタクリルアミド等のアミド類、エチレンスルホン酸、アリルスルホン酸、メタアリルスルホン酸等のオレフィンスルホン酸またはその塩、アルキルビニルエーテル類、Ｎ−アクリルアミドメチルトリメチルアンモニウム、ジメチルジアリルアルミニウムクロライド、ジメチルアリルビニルケトン、Ｎ−ビニルピロリドン、塩化ビニル、塩化ビニリデン、ポリオキシエチレン（メタ）アリルエーテル、ポリオキシプロピレン（メタ）アリルエーテル等のポリオキシアルキレン（メタ）アクリレート、ポリオキシエチレン（メタ）アクリルアミド、ポリオキシプロピレン（メタ）アクリルアミド等のポリオキシアルキル（メタ）アクリルアミド、ポリオキシエチレン（１−（メタ）アクリルアミド−１，１−ジメチルプロピル）エステル、ポリオキシエチレンビニルエーテル、ポリオキシプロピレンビニルエーテル、ポリオキシエチレンアリルアミン、ポリオキシプロピレンアリルアミン、ポリオキシエチレンビニルアミン、ポリオキシプロピレンビニルアミン等が挙げられる。 Specific examples of monomers having copolymerizability with respect to vinyl acetate include olefins such as ethylene, propylene, isobutylene, α-octene, α-dodecene, α-octadodecene, acrylic acid, methacrylic acid, and croton. Acids, maleic acid, maleic anhydride, unsaturated acids such as itaconic acid or salts thereof, mono- or dialkyl esters, nitriles such as acrylonitrile and methacrylonitrile, amides such as acrylamide and methacrylamide, ethylene sulfonic acid, allyl sulfone Acids, olefin sulfonic acids such as methallylsulfonic acid or salts thereof, alkyl vinyl ethers, N-acrylamidomethyltrimethylammonium, dimethyldiallyl aluminum chloride, dimethylallyl vinyl ketone, N-vinyl pyrrolidone, vinyl chloride, Polyoxyalkylene (meth) acrylates such as vinylidene chloride, polyoxyethylene (meth) allyl ether, polyoxypropylene (meth) allyl ether, etc., polyoxyalkyls such as polyoxyethylene (meth) acrylamide, polyoxypropylene (meth) acrylamide, etc. (Meth) acrylamide, polyoxyethylene (1- (meth) acrylamide-1,1-dimethylpropyl) ester, polyoxyethylene vinyl ether, polyoxypropylene vinyl ether, polyoxyethylene allylamine, polyoxypropylene allylamine, polyoxyethylene vinylamine And polyoxypropylene vinylamine.
さらに、本発明に用いられるＰＶＡとしてはアセトアセチル基含有ポリビニルアルコールが挙げられる。これは例えば、ポリビニルアルコール系樹脂とジケトンを反応させて得られる。アセトアセチル基含有ポリビニルアルコールの平均重合度は１００〜４０００、好ましくは２００〜３０００、さらに好ましくは２５０〜２８００、ケン化度は６５〜１００モル％、好ましくは６８〜１００モル％、さらに好ましくは７０〜１００モル％である。また、アセトアセチル基の含有量は０．５〜２０モル％、好ましくは０．５〜１５モル％、さらに好ましくは２〜１０モル％である。なお、重合度は特に制約はないが、１００〜３００が好ましい。ケン化度もまた、特に制約がないが、７０〜１００モル％が望ましい。 Furthermore, examples of the PVA used in the present invention include acetoacetyl group-containing polyvinyl alcohol. This can be obtained, for example, by reacting a polyvinyl alcohol resin with a diketone. The average polymerization degree of the acetoacetyl group-containing polyvinyl alcohol is 100 to 4000, preferably 200 to 3000, more preferably 250 to 2800, and the saponification degree is 65 to 100 mol%, preferably 68 to 100 mol%, more preferably 70. ˜100 mol%. Moreover, content of an acetoacetyl group is 0.5-20 mol%, Preferably it is 0.5-15 mol%, More preferably, it is 2-10 mol%. The degree of polymerization is not particularly limited, but is preferably 100 to 300. The degree of saponification is not particularly limited, but is preferably 70 to 100 mol%.
本発明に用いられるポリビニルアルコールの架橋剤は、ポリビニルアルコールを架橋してゲル化させる反応剤をいう。ポリビニルアルコールは水溶性であるが、架橋剤によって架橋、重合してさらに高分子化され、不溶性のゲルとなる。この具体例としては、アルデヒド化合物、ホウ酸、四ホウ酸アルカリ金属塩等のホウ酸化合物、アジピン酸、等が挙げられ、その他、トリメチロールメラミン等のメチロール基を有する化合物等が挙げられる。なお、上述の活性シリカや酸性〜中性シリカゾルはそれ自体ゲル化するので、反応剤を加えなくてもゲル化する。 The polyvinyl alcohol crosslinking agent used in the present invention refers to a reaction agent that crosslinks polyvinyl alcohol to form a gel. Polyvinyl alcohol is water-soluble, but is crosslinked and polymerized by a crosslinking agent to be further polymerized to form an insoluble gel. Specific examples thereof include aldehyde compounds, boric acid compounds such as boric acid and alkali metal tetraborate, adipic acid, and the like, and other compounds having a methylol group such as trimethylolmelamine. In addition, since the above-mentioned active silica and acidic to neutral silica sol are gelled per se, they are gelled without adding a reactant.
ポリビニルアルコールの架橋剤である上述アルデヒド化合物は水溶性で、かつ水溶液中でアルデヒドを生成するものであればいずれも使用でき、具体的にはアセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ブチルアルデヒド等のモノアルデヒド、グリオキザール、グルタルアルデヒド、ジアルデヒド、でんぷん等の多価アルデヒド、ヘキサメチレンテトラミン等のホルマリンとアンモニウムの縮合物、ジメチルロール尿素、Ｎ−メチロールアクリルアミド等のメチロールアミド、尿素ホルマリン樹脂、メラミンホルマリン樹脂等が挙げられる。なお、ポリビニアルコールの架橋剤は有機重合化合物であるポリビニルアルコールを架橋してゲル化させるゲル化剤であって、シリカ化合物のゲル化剤とは区別する。 The above-mentioned aldehyde compound which is a crosslinking agent for polyvinyl alcohol can be used as long as it is water-soluble and generates an aldehyde in an aqueous solution. Specifically, monoaldehyde such as acetaldehyde, propionaldehyde, butyraldehyde, glyoxal, Examples thereof include polyvalent aldehydes such as glutaraldehyde, dialdehyde and starch, condensates of formalin and ammonium such as hexamethylenetetramine, methylolamides such as dimethylolurea and N-methylolacrylamide, urea formalin resins and melamine formalin resins. The polyvinyl alcohol crosslinking agent is a gelling agent that crosslinks and gels polyvinyl alcohol, which is an organic polymerization compound, and is distinguished from a gelling agent of a silica compound.
グリオキザールは水ガラスのアルカリとカニツアーロ反応を起こして水ガラスをゲル化する。水ガラス−グリオキザール系ではＰＨ１０以上のアルカリ領域ではゲル化する。しかし、グリオキザールは中性〜酸性領域の水ガラスには反応せず、反応剤として不適である。また、ホウ酸はＰＨ１０以上のアルカリ領域で水ガラスをゲル化するが、溶解量が少なく、中性〜酸性のＰＨ領域では反応剤として作用しない。これに対して、ＰＶＡ系、あるいはＰＶＡ−シリカ系では、グリオキザールやホウ酸はＰＨが中性〜酸性の領域（ＰＨ１０〜２）でゲル化機能をもつ。したがって、本発明では、グリオキザールやホウ酸等はＰＶＡの架橋剤となり得る。 Glioxar gels the water glass by causing a canitolo reaction with the alkali of the water glass. In the water glass-glyoxal system, gelation occurs in an alkaline region having a pH of 10 or more. However, glyoxal does not react with water glass in the neutral to acidic region and is unsuitable as a reactant. In addition, boric acid gels water glass in an alkaline region having a pH of 10 or more, but the amount of dissolution is small and does not act as a reactant in a neutral to acidic PH region. On the other hand, in the PVA system or PVA-silica system, glyoxal and boric acid have a gelling function in a neutral to acidic pH range (PH10 to 2). Therefore, in the present invention, glyoxal, boric acid and the like can be a cross-linking agent for PVA.
上述の溶液型シリカ化合物と、ポリビニルアルコールと、ポリビニルアルコールの架橋剤との含有比率は溶液型シリカ化合物に起因するＳｉＯ２分が０．２〜３０重量部、ポリビニルアルコールが０．５〜１５重量部、ポリビニルアルコールの架橋剤が０．１〜２０重量部である。また、溶液型シリカ化合物に起因するＳｉＯ２分と、ポリビニルアルコールとの比率は純分比率でシリカ分：ポリビニルアルコール＝１：６０〜７５：１である。さらに溶液型シリカ化合物に起因するＳｉＯ２分およびポリビニルアルコールの合計量は１〜４５重量部（純分）である。上述の各範囲外では本発明の効果は得られない。 The content ratio of the above-mentioned solution-type silica compound, polyvinyl alcohol, and the crosslinking agent for polyvinyl alcohol is 0.2 to 30 parts by weight of SiO 2 due to the solution-type silica compound, and 0.5 to 15% by weight of polyvinyl alcohol. Part, the crosslinking agent of polyvinyl alcohol is 0.1 to 20 parts by weight. Further, SiO 2 minutes due to solvent-silica compound, the ratio of polyvinyl alcohol silica content in purity content ratio: polyvinyl alcohol = 1: 60-75: 1. Furthermore, the total amount of SiO 2 component and polyvinyl alcohol resulting from the solution-type silica compound is 1 to 45 parts by weight (pure component). Outside the above ranges, the effects of the present invention cannot be obtained.
なお、本発明にかかる上述ゲル形成組成物はセメント、スラグ、フライアッシュ、粘土、土砂、シリカ粒子、人工骨材、発泡粒状体、人工弾性粉状体、ホワイトカーボン等の一種または複数種と併用することもできる。さらに、上述ゲル形成組成物は吸水膨張性材料を含有することもできる。 The gel-forming composition according to the present invention is used in combination with one or more of cement, slag, fly ash, clay, earth and sand, silica particles, artificial aggregate, foamed granular material, artificial elastic powder, white carbon and the like. You can also Furthermore, the above-mentioned gel-forming composition can also contain a water-swellable material.
本発明のゲル形成組成物は上述の各成分に加えてさらに、ゲル化調整剤を添加し、ゲル化時間を調整することもできる。この種のゲル化調整剤として、特に限定されないが、通常使用されているシリカ溶液のゲル化剤を用いることができる。具体的には、塩化カルシウム、塩化ナトリウム、塩化マグネシウム、アルミニウム塩、カルシウム塩等の水溶性無機塩、炭酸水、炭酸ガス、水ガラス、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、重炭酸ソーダ、リン酸やヘキサメタリン酸ソーダ等のリン酸化合物、金属イオン封鎖剤等が挙げられる。 The gel-forming composition of the present invention can further adjust the gelation time by adding a gelation regulator in addition to the above-mentioned components. Although it does not specifically limit as this kind of gelatinization regulator, The gelatinizer of the silica solution used normally can be used. Specifically, water-soluble inorganic salts such as calcium chloride, sodium chloride, magnesium chloride, aluminum salts, calcium salts, carbonated water, carbon dioxide gas, water glass, magnesium hydroxide, calcium carbonate, calcium hydroxide, sodium bicarbonate, phosphoric acid And phosphoric acid compounds such as sodium hexametaphosphate and sequestering agents.
この系のゲル化時間はＰＨによって大きく作用されるため、酸やアルカリを添加してＰＨを２〜１０に調整することもできる。この場合の酸としては、リン酸、塩酸、硫酸、有機酸、酸性を呈する塩等が用いられる。また、アルカリとしては苛性アルカリ、水ガラス、水酸化カルシウム、炭酸塩、重炭酸塩、アルカリ性を呈する塩等が用いられる。 Since the gelation time of this system is greatly affected by PH, it is also possible to adjust the pH to 2 to 10 by adding acid or alkali. As the acid in this case, phosphoric acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, organic acid, acidic salt, or the like is used. As the alkali, caustic alkali, water glass, calcium hydroxide, carbonate, bicarbonate, alkaline salt, or the like is used.
なお、本発明は耐久性をさらに向上するため、キトサン、水溶性金属塩等を併用してもよい。ここで用いられる水溶性金属塩としては、アルミニウム、鉄、銅、亜鉛、すず、チタン、ニッケル、マグネシウム、バナジウム、クロム、ジルコン等の塩化物、硫酸塩、塩化アルミニウム、明ばん等が用いられる。 In the present invention, chitosan, a water-soluble metal salt and the like may be used in combination in order to further improve the durability. As the water-soluble metal salt used here, chlorides such as aluminum, iron, copper, zinc, tin, titanium, nickel, magnesium, vanadium, chromium, zircon, sulfate, aluminum chloride, and alum are used.
さらに、本発明は用途に応じて、溶媒、各種添加剤、水溶性樹脂、高分子水性分散剤等を含有してもよい。溶媒としては、水が好ましく、これに各種アルコール、ケトン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシドの溶媒を併用することもできる。 Furthermore, the present invention may contain a solvent, various additives, a water-soluble resin, a polymer aqueous dispersant and the like depending on the application. As the solvent, water is preferable, and various alcohols, ketones, dimethylformamide, and dimethylsulfoxide can be used in combination.
（１）弾力性が向上する。すなわち、変形しても破壊することなく順応する。
（２）止水性が向上する。すなわち、変形があっても止水性は低下しない。
（３）固さをコントロールできる。また、その弾力性をコントロールできる。
（４）接着性の高いゲルができる。また、その接着剤として伸びをコントロールできる。
（５）ゲル化時間を瞬結から数十時間までコントロールが容易である。
（６）粘性を低粘性〜高粘性までコントロールできる。
（７）ＰＨを調整することによって、ポリビニルアルコールとシリカ分のそれぞれの濃度
の広い範囲で組合わせた組成でゲル化を可能にし、上述の（１）〜（６）の特性を
コントロールできる。
（８）乾燥してフイルム状にした場合、可撓性がありながら、破断強度が増大し、かつ、
耐水性も向上する。
(1) The elasticity is improved. That is, even if it deforms, it adapts without breaking.
(2) Water stoppage is improved. That is, even if there is a deformation, the water stoppage does not decrease.
(3) Hardness can be controlled. In addition, its elasticity can be controlled.
(4) A highly adhesive gel can be formed. Further, the elongation can be controlled as the adhesive.
(5) The gelation time can be easily controlled from instantaneous setting to several tens of hours.
(6) The viscosity can be controlled from low viscosity to high viscosity.
(7) By adjusting the pH, gelation can be achieved with a composition in which polyvinyl alcohol and silica are combined in a wide range of concentrations, and the above characteristics (1) to (6) can be controlled.
(8) When dried to form a film, the breaking strength increases while being flexible, and
Water resistance is also improved.
このような特性を有する本発明のゲル形成組成物は次のＡ〜Ｉに示される各形態で、各種用途、特に、地盤や建造物等の土木建設用止水材料として使用される。
Ａ 地表面または土中に本発明組成物のゲル化物を形成し、または止水材とともに本発明
組成物のゲル化物を形成し、地盤の遮水体とする形態。
Ｂ 建造物の表面、連結部、亀裂部または背面空隙に本発明組成物を散布または充填してゲル化物を形成し、遮水体とする形態。
Ｃ 地盤中の溝に本発明組成物を充填し、ゲル化して遮水体とする形態。
Ｄ 地盤上、または地中に、本発明組成物を土と混合して遮水体を形成する形態。
Ｅ 振動や繰り返し荷重を受ける地盤に本発明組成物のゲル化物を形成する形態。
Ｆ 地盤上に種子、本発明組成物を植物または緑化材とともに被覆する形態。
Ｇ 本発明組成物をベントナイト粒状体または吸水膨張性樹脂と混合して遮水体の継ぎ目、あるいは建造物の亀裂に充填し、ゲル化物中の水分あるいは地下水によって膨張せしめて遮水する形態。
Ｈ 本発明組成物を他の止水材と接着して一体化する形態。
Ｉ 本発明組成物をフイルム状に乾燥して使用する形態。
The gel-forming composition of the present invention having such characteristics is used in various forms shown in the following A to I, and as various water-stopping materials for civil engineering construction such as ground and buildings.
A Form which forms the gelled product of the composition of the present invention on the ground surface or in the soil, or forms the gelated product of the composition of the present invention together with the water-stopping material to form a groundwater shielding body.
B Form which forms a gelled substance by spraying or filling the composition of the present invention on the surface, connecting part, crack part or back gap of the building to form a water shielding body.
C The form which fills the groove | channel in this ground with this invention composition, gelatinizes, and makes it a water-impervious body.
D A form in which the composition of the present invention is mixed with soil on the ground or in the ground to form a water shield.
E A form in which a gelled product of the composition of the present invention is formed on the ground subjected to vibration or repeated load.
F The form which coat | covers a seed and this invention composition on a ground with a plant or a greening material.
G A form in which the composition of the present invention is mixed with bentonite granules or a water-absorbing expandable resin, filled in a seam of a water-blocking body or a crack in a building, and expanded by moisture in gelled material or groundwater to block the water.
H A form in which the composition of the present invention is bonded and integrated with another water-stopping material.
I A form in which the composition of the present invention is dried into a film.
以下、本発明を実施例を用いてさらに詳述する。 Hereinafter, the present invention will be described in further detail using examples.
使用材料
ポリビニルアルコールは表１に示す５種類の材料を用いた。
Materials used Five types of materials shown in Table 1 were used as polyvinyl alcohol.
表１中、粘度およびＰＨは２０℃、１０重量％水溶液の値であり、ゴーセファイマーは変成ＰＶＡ（アセトアセチル基含有ＰＶＡ）である。 In Table 1, the viscosity and PH are values at 20 ° C. and a 10% by weight aqueous solution, and the goosephimer is a modified PVA (acetoacetyl group-containing PVA).
溶液型シリカ化合物は表２に示す５種類を用いた。 Five types of solution-type silica compounds shown in Table 2 were used.
表２において、活性シリカ−１は、水ガラスをイオン交換で脱アルカリして得た活性珪酸に水ガラスを加えてアルカリ領域に調整して製造した。活性シリカ−２は３号水ガラスを水で希釈し、これをイオン交換樹脂（Duolite C-20，Rohm and Hass 社製）を充填した樹脂塔に通じて製造した。コロイダルシリカは粒径１０〜２０ｎｍ、ＰＨ９〜１０の規格のものを用いた。酸性シリカゾルは３号水ガラスと硫酸をミキサーで急速混合してシリカ濃度２４％、６％、ＰＨ３．６のものを用いた。 In Table 2, activated silica-1 was produced by adding water glass to activated silicic acid obtained by dealkalizing water glass by ion exchange to adjust to the alkaline region. Activated silica-2 was produced by diluting No. 3 water glass with water and passing it through a resin tower filled with an ion exchange resin (Duolite C-20, manufactured by Rohm and Hass). Colloidal silica having a particle size of 10 to 20 nm and a pH of 9 to 10 was used. As the acidic silica sol, No. 3 water glass and sulfuric acid were rapidly mixed with a mixer and a silica concentration of 24%, 6%, and PH 3.6 was used.
架橋剤およびＰＨ調整剤は表２に示されるものを用いた。 As the cross-linking agent and the pH adjusting agent, those shown in Table 2 were used.
（１）ＰＶＡ−架橋剤系のゲル化
表３に示す配合No.１〜７についてゲル化状況を観察した。結果を表３に示す。
(1) Gelation of PVA-crosslinking agent system The gelation situation was observed for Formulation Nos. 1 to 7 shown in Table 3. The results are shown in Table 3.
表３において、配合No.２はＰＨ値を苛性ソーダで調整した。また、各配合液はそれぞれ１００ｇ、粘度が１０００ｃｐｓとなった時点をゲル化とした。ＰＶＡ単独では表示しないが、もちろんゲル化しない。ＰＶＡ−架橋系では表３から明白なように、ＰＶＡのグレードによって異なるが、架橋剤がホウ酸の場合、酸性領域ではゲル化しないが、酸性〜アルカリ領域でゲル化し、弾性ゲルをつくる。しかし、配合No.２に示されるように、ゲルが収縮して離漿水が多く生じる。グリオキザールの場合、少量ではゲル化せず、また、ゲル化に至る時間が１〜２時間を要する。 In Table 3, the formulation No. 2 adjusted the PH value with caustic soda. Each compounded solution was 100 g, and the time when the viscosity reached 1000 cps was defined as gelation. PVA alone is not displayed but of course does not gel. As apparent from Table 3, in the PVA-crosslinking system, depending on the grade of PVA, when the crosslinking agent is boric acid, it does not gel in the acidic region, but gels in the acidic to alkaline region to form an elastic gel. However, as shown in Formulation No. 2, the gel contracts and lots of lysate occurs. In the case of glioxal, gelation does not occur in a small amount, and it takes 1-2 hours to gel.
（２）シリカ−反応剤系のゲル化
表４に示す配合No.ａ〜ｈを調整し、シリカ系配合液のゲル化試験を行った。結果を表４に示す。
(2) Gelation of silica-reactant system The formulation Nos. A to h shown in Table 4 were prepared, and the gelation test of the silica-based compound liquid was performed. The results are shown in Table 4.
表４から次のことがわかる。アルデヒド化合物やホウ酸は水ガラスをゲル化するが、いずれも水ガラスのＰＨが１０よりも高いアルカリ領域でゲル化剤として作用する。しかし、中性〜酸性領域ではゲル化剤として作用しない。酸性シリカゾルは水ガラスに過剰の硫酸やリン酸を反応させて得られる酸性を呈するシリカ溶液であって、ゲル化する。ＰＨが酸性領域でゲル化時間が長いが、中性に近づくと瞬結になる。コロイダルシリカはそれ自体ではゲル化しないが、アルカリ金属中性塩、酸、または塩によるアルカリ領域でゲル化する。 Table 4 shows the following. Aldehyde compounds and boric acid gel water glass, but both act as gelling agents in the alkaline region where the pH of water glass is higher than 10. However, it does not act as a gelling agent in the neutral to acidic region. The acidic silica sol is an acidic silica solution obtained by reacting water glass with excess sulfuric acid or phosphoric acid and gels. PH has a long gelation time in the acidic region, but when it approaches neutrality, it instantaneously freezes. Colloidal silica does not gel by itself, but gels in the alkali region due to alkali metal neutral salts, acids, or salts.
（３）ＰＶＡ−シリカ系のゲル化
表５、６、７に示す配合No.８〜４４の試料を調整し、ＰＶＡ−シリカ系配合液のゲル化試験を行った。結果を表５、６、７に示す。
(3) Gelation of PVA-silica system The samples of Formulation Nos. 8 to 44 shown in Tables 5, 6, and 7 were prepared, and the gelation test of the PVA-silica system mixture was performed. The results are shown in Tables 5, 6, and 7.
表５、表６、表７より次のことがわかる。グリオキザールやホウ酸は酸性領域における水ガラスのゲル化剤ではないにもかかわらず、ＰＶＡ−シリカ系ではＰＶＡをゲル化させ
ない程の少量でゲル化剤として作用する（配合No.１０，１３，１４，１６，１８，１９，２３，２６，２７，２８，３０，３１，３３，３４，３５，３７，３８，３９，４０，４１，４２，４３，４４）。
Tables 5, 6 and 7 show the following. Glyoxal and boric acid are not gelling agents for water glass in the acidic region, but in PVA-silica systems, they act as gelling agents in such a small amount that they do not gel PVA (Formulation Nos. 10, 13, 14). 16, 18, 19, 23, 26, 27, 28, 30, 31, 33, 34, 35, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44).
コロイダルシリカは単独ではＰＶＡをゲル化しない（No.１７）。また、ホウ酸やグリオキザールはコロイダルシリカをゲル化しない。しかし、ＰＶＡ−コロイダルシリカ系にホウ酸やグリオキザール等のＰＶＡ架橋剤を添加すると瞬結から長結までの弾性ゲルを生成する（No.１７〜２０）。ＰＨが酸性側だとゲル化時間が長く、中性付近だとゲル化時間が短い。また、グリオキザールが多い方が、弾性ゲルになる。また、少量のホウ酸で、瞬結の弾性ゲルができる（No.１８）。活性シリカを用いる場合、活性シリカ−２の場合は架橋剤なしで弱いゲル、固いゲルができるが、力を加えて一度壊れれば、元に戻らないゲルであって、弾性が少ない（No.２１，２２）。これにグリオキザール等のＰＶＡ架橋剤を加えると長いゲル化時間で弾性ゲルとなる。力を加えれば変形するが、壊れることなく元に戻る（No.２３，２４，２５）。活性シリカ−１の場合、中性付近にすると少量のグリオキザールで長いゲル化時間の弾性ゲルができる（No.２６〜２９）。 Colloidal silica alone does not gel PVA (No. 17). Boric acid and glyoxal do not gel colloidal silica. However, when a PVA cross-linking agent such as boric acid or glyoxal is added to the PVA-colloidal silica system, an elastic gel from instant setting to long setting is generated (No. 17 to 20). When PH is on the acidic side, gelation time is long, and when it is near neutral, gelation time is short. Also, the one with more glyoxal becomes an elastic gel. In addition, with a small amount of boric acid, an elastic gel can be formed for a short time (No. 18). In the case of using active silica, in the case of active silica-2, a weak gel and a hard gel can be formed without a cross-linking agent. However, once activated and broken, the gel does not return to its original state and has little elasticity (No. 21, 22). When a PVA cross-linking agent such as glyoxal is added thereto, an elastic gel is obtained with a long gel time. If force is applied, it will be deformed, but it will return without breaking (No. 23, 24, 25). In the case of activated silica-1, when it is near neutral, an elastic gel with a long gelation time can be formed with a small amount of glyoxal (No. 26 to 29).
次に、ＰＶＡの架橋剤であるホウ酸、グリオキザールを用いてＰＶＡ−活性シリカ−１−架橋剤系の弾性ゲルをＰＨを調整してゲル化時間を調整してできることを確認した（No.３０〜４０）。また、同様にしてコロイダルシリカでも弾性ゲルをつくることを確認した（No.４２〜４４）。 Next, it was confirmed that the gelation time can be adjusted by adjusting PH of an elastic gel of PVA-active silica-1-crosslinking agent system using boric acid and glyoxal which are crosslinking agents of PVA (No. 30). ~ 40). Similarly, it was confirmed that an elastic gel was formed from colloidal silica (No. 42 to 44).
（４）ＰＶＡ−シリカ系（中性領域）のゲル化
表８に示す配合No.４５〜５５の試料を調整した。表８の試料はＰＶＡ−シリカ系をほぼ中性領域（ＰＨ５〜６程度）に調整し、かつ、グリオキザール、ホウ酸を添加してＰＶＡとシリカの濃度をそれぞれ変え、あるいは、その比率を変え、あるいは、その全固形分の量を変えたものであり、これにより弾性ゲルの形成とその傾向を確認し、結果を表８に示した。
(4) Gelation of PVA-silica system (neutral region) Samples of Formulation Nos. 45 to 55 shown in Table 8 were prepared. The samples in Table 8 adjust the PVA-silica system to a substantially neutral region (about PH 5-6) and add glyoxal and boric acid to change the concentrations of PVA and silica, respectively, or change their ratios. Alternatively, the amount of the total solid content was changed, whereby the formation of an elastic gel and its tendency were confirmed, and the results are shown in Table 8.
表８より次のことがわかる。ＰＶＡ−シリカ−架橋剤系は、シリカ濃度が０．２ｗ％以上、ＰＶＡ純分ｗ０．５％以上が望ましい。さらに好ましくは、シリカ濃度０．５ｗ％以上、ＰＶＡ純分０．５ｗ％以上、ＰＶＡとシリカの純分の合計は１ｗｔ％以上が望ましい（No.５３，５５）。ＰＶＡの濃度は１５ｗ％以下が望ましく、これ以上だと粘度が高すぎ、使用困難になる。また、シリカ分の純分は３０ｗ％以内が望ましい。これ以上だと均質なゲル化が困難になる。 Table 8 shows the following. The PVA-silica-crosslinking agent system preferably has a silica concentration of 0.2 w% or more and a PVA pure content of w0.5% or more. More preferably, the silica concentration is 0.5 w% or more, the PVA pure content is 0.5 w% or more, and the total of the pure content of PVA and silica is 1 wt% or more (No. 53, 55). The concentration of PVA is preferably 15% by weight or less, and if it is more than this, the viscosity is too high, making it difficult to use. Further, the pure content of silica is desirably within 30 w%. If it is more than this, homogeneous gelation becomes difficult.
架橋剤は純分で０．１ｗｔ％以上（No.１３，１６，１８，３１）、２０ｗｔ％以下が望ましい。これ以上だと均質なゲル化が困難になる。ＰＨは２〜１０の範囲が望ましく、２以下ではゲル化しにくくなり、１０よりもアルカリになるとゲル化が瞬結になるのみならず、シリカ分の耐久性が得られなくなり、ＰＶＡ−シリカ系のゲルの耐久性が不充分になる。すなわち、ＰＶＡ濃度：０．５〜１５ｗｔ％、シリカ分の濃度：０．２〜３０ｗｔ％、ＰＶＡの純分とシリカ分の純分の合計：１〜４５ｗｔ％、ＰＶＡの純分とシリカ分の純分の比率：７５：１〜１：６０、ＰＶＡ架橋剤（純分）：０．１〜２０ｗｔ％、ＰＶＡの純分−シリカの純分−架橋剤系のＰＨ：２〜１０が望ましい。 The crosslinking agent is preferably 0.1 wt% or more (No. 13, 16, 18, 31) and 20 wt% or less in a pure content. If it is more than this, homogeneous gelation becomes difficult. PH is preferably in the range of 2 to 10, and it is difficult to gel at 2 or less, and when it becomes alkaline than 10, not only gelation is instantaneous, but also the durability for silica cannot be obtained. The durability of the gel becomes insufficient. That is, PVA concentration: 0.5 to 15 wt%, silica concentration: 0.2 to 30 wt%, total PVA pure content and silica content: 1 to 45 wt%, PVA pure content and silica content The ratio of pure component: 75: 1 to 1:60, PVA crosslinking agent (pure component): 0.1 to 20 wt%, PVA pure component-pure silica component-crosslinking agent PH: 2 to 10 are desirable.
以上により、本発明のゲル形成組成物は以下の特性をもつ。ポリビニルアルコールは重合体であって、水溶性である。それをゲル化させるには架橋剤を必要とする。ＰＶＡ―シリカ系をゲル化させるにはシリカ溶液がゲル化すれば系もゲル化して固化するが、指で押せば破壊し、元に戻らない。すなわち、弾性は少ない。この系が弾性の大きなゲルとなるにはＰＶＡ自体を架橋してゲル化させるための架橋剤を必要とする。シリカが共存していればこの架橋剤は単独ではＰＶＡをゲル化させない程の少量でもＰＶＡを架橋して弾性ゲルを形成する。グリオキザールやホウ酸は水ガラスのアルカリ領域では水ガラスのゲル化物であるが、酸性〜中性領域では水ガラスはゲル化剤として機能しない。 As described above, the gel-forming composition of the present invention has the following characteristics. Polyvinyl alcohol is a polymer and is water-soluble. A cross-linking agent is required to gel it. In order to gel the PVA-silica system, if the silica solution gels, the system also gels and solidifies, but if it is pressed with a finger, it breaks and does not return. That is, there is little elasticity. In order for this system to become a highly elastic gel, a cross-linking agent for cross-linking PVA itself to gel is required. If silica coexists, this crosslinking agent alone crosslinks PVA to form an elastic gel even in such a small amount that it does not gel PVA. Glyoxal and boric acid are gelled products of water glass in the alkaline region of water glass, but water glass does not function as a gelling agent in the acidic to neutral region.
しかし、ＰＶＡ−シリカ系の酸性−中性領域でグリオキザールやホウ酸がゲル化機能をもち、しかも弾性ゲルをつくる。これはグリオキザールやホウ酸がＰＶＡの架橋剤としての作用があることに起因する。ＰＶＡ−シリカ系がグリオキザールやホウ酸等、ＰＶＡ架橋剤を含まない場合、シリカのゲル化中にＰＶＡが含まれている状態のゲルが形成されるものと考えられ、ゲル中のＰＶＡは架橋しておらず、そのため弾性がきわめて少なく、また、ゲルが収縮するのは、ゲル化後はシリカのゲルのネットからＰＶＡがゲルの外部に溶出するためと思われる（No.１５）。 However, glyoxal and boric acid have a gelling function in the acidic-neutral region of the PVA-silica system, and make an elastic gel. This is due to the fact that glyoxal and boric acid act as a crosslinking agent for PVA. When the PVA-silica system does not contain a PVA crosslinking agent such as glyoxal or boric acid, it is considered that a gel containing PVA is formed during the gelation of the silica, and the PVA in the gel is crosslinked. Therefore, the elasticity of the gel is extremely low, and the gel shrinks because the PVA is eluted from the silica gel net after gelation (No. 15).
シリカの共存下ではＰＶＡは少量のＰＶＡ架橋剤でゲル化し、かつ、シリカも含有水分がＰＶＡゲル中に保持された結果ゲル化し、この結果、シリカゲルのネットの間にＰＶＡのゲルが形成され、有機化合物のゲルのネットと無機のシリカゲルのネットが絡み合ったゲル化物を生ずるものと思われる。 In the presence of silica, PVA gels with a small amount of PVA cross-linking agent, and gels as a result of moisture contained in the silica being retained in the PVA gel, resulting in the formation of a PVA gel between the silica gel nets, It seems that the gel of the organic compound gel and the inorganic silica gel are intertwined.
また、ＰＶＡ１−架橋剤系ではゲル化しないような少量の架橋剤で、ＰＨが酸性〜中性領域で、また溶液型シリカ（本発明ではコロイダルシリカも溶液型シリカとする）のゲル化剤として作用しないにもかかわらず、架橋剤がＰＶＡ−シリカ系をゲル化せしめる理由は、正確には不明であるが、おそらくこのＰＨ領域ではシリカ溶液はゾル状になっており、このため、ＰＶＡの高分子体とシリカゾルの複合ゾルが形成され、それに対して架橋剤が作用するため、少量の架橋剤が重合していくという相乗効果を生ずるものと思われる。 Moreover, it is a small amount of crosslinking agent that does not gel in the PVA1-crosslinking agent system, PH is in the acidic to neutral region, and as a gelling agent for solution-type silica (in the present invention, colloidal silica is also solution-type silica). The reason why the cross-linking agent gels the PVA-silica system, although it does not work, is not exactly known, but in this PH region the silica solution is probably sol-like, which is why the high PVA A composite sol of a molecular body and a silica sol is formed, and a crosslinking agent acts on the composite sol. Therefore, it is considered that a synergistic effect occurs in that a small amount of the crosslinking agent is polymerized.
また、架橋剤が少なくてすむため、ゲル化に至るまで低粘性を継続し、しかもきわめて長いゲル化時間を得られるため、種々の目的に適用できるという効果を生ずる。この系では、ＰＶＡの弾性とシリカの固さが付与されており、ＰＶＡが多ければ弾性ゲルあるいは変形追随性のゲルの特性が優勢となり、シリカが多ければ固さが優勢になる。また、この系ではゲル化時間が少量のＰＶＡ架橋剤とＰＨ調整で瞬結から数十時間まで、かつ、ゲル化に至るまで低粘度を維持し、かつ、適度の固さが加わった粘りのあるゲル化物となるため、接着力のきわめて大きなゲル化物が形成される。 Further, since less cross-linking agent is required, low viscosity is continued until gelation, and an extremely long gelation time can be obtained, so that an effect of being applicable to various purposes is produced. In this system, the elasticity of PVA and the hardness of silica are imparted. If there is a large amount of PVA, the characteristics of an elastic gel or a gel following deformation are dominant, and if there is a large amount of silica, the hardness is dominant. Moreover, in this system, the viscosity of the gel is maintained at a low viscosity from the instant setting to several tens of hours by adjusting the pH and the PVA crosslinking agent with a small amount of PH, and until the gelation, and a moderate hardness is added. Since it becomes a certain gelled product, a gelled product having an extremely large adhesive force is formed.
さらに、このＰＨ領域ではシリカの溶出は無視できるほど少ない。このため、シリカのゲルの耐久性と水中でも接着力の大きい特性が付与されて、遮水性がきわめて大きなゲル化物となる。 Furthermore, silica elution is negligibly small in this PH region. For this reason, the durability of the silica gel and the property of high adhesive strength even in water are imparted, and the gelled product has a very high water barrier property.
以上をまとめると、本発明によるゲル化組成物は以下の特徴をもつ。 In summary, the gelled composition according to the present invention has the following characteristics.
ａ 固さをコントロールできる。すなわちシリカ分が増えると、剛性が高くなる。シリカ分とＰＶＡの濃度や比率のみならず、架橋剤の種類や量によっても固さや柔らかさを調整することができる。 a Hardness can be controlled. That is, the rigidity increases as the silica content increases. Hardness and softness can be adjusted not only by the concentration and ratio of silica and PVA but also by the type and amount of the crosslinking agent.
ｂ シリカの機能によって止水性が向上する。すなわち変形があっても、追随性がある
ため止水性は低下しない。
b The water stoppage is improved by the function of silica. That is, even if there is a deformation, the water stoppage does not decrease because of the followability.
ｃ ゲル化時間を瞬結から、数日までコントロールすることが容易である。シリカ分とＰＶＡの比率や反応剤の種類や量のみならずＰＨによってゲル化時間をコントロールできるので、その適用分野は広範囲になる。 c It is easy to control the gelation time from instantaneous setting to several days. Since the gelation time can be controlled not only by the ratio of silica and PVA, the type and amount of the reactants, but also by PH, the application field is wide.
ｄ 粘性を低〜高粘性までコントロールできる。このため水圧に対する押し出しが大きくなり、地盤の構成や構造物の亀裂の大きさに応じて耐水性のある遮水効果を得る。
ｅ ＰＶＡ濃度やシリカ濃度の広い範囲でゲル化を可能にし、ゲルの変形追随性のみならず、接着性もコントロールできる。
d Viscosity can be controlled from low to high viscosity. For this reason, the extrusion with respect to a water pressure becomes large, and the water-proof effect with water resistance is acquired according to the structure of a ground and the magnitude | size of the crack of a structure.
e Gelation is possible in a wide range of PVA concentration and silica concentration, and it is possible to control not only deformation followability of gel but also adhesion.
ｆ 反応剤の量を低減することができるため、ゲル化に至るまで低粘性を維持できる。
そのため、作業性や浸透性に優れる。
f Since the amount of the reactant can be reduced, low viscosity can be maintained until gelation.
Therefore, it is excellent in workability and permeability.
以上の特性がＰＶＡ−シリカのゲル化に付与された結果、変形に追随性のある水中接着力のある地盤遮水材と地盤遮水方法の実用化が可能になり、新しい用途が可能になった。 As a result of imparting the above characteristics to the gelation of PVA-silica, it becomes possible to put to practical use the groundwater impermeable material and the groundwater impermeable method that have the ability to follow deformation and are capable of new applications. It was.
（５）遮水性の実験
豊浦標準砂１００ｇに対して表９に示される各配合液５０ｃｃを添加し、固結体をつくった。得られた固結体の１週間後の透水試験を行い、結果を表９に示した。
(5) Water-blocking experiment 50 cc of each compounded solution shown in Table 9 was added to 100 g of Toyoura standard sand to form a consolidated body. A water permeability test was conducted one week after the obtained consolidated body, and the results are shown in Table 9.
表９から明らかなように、ＰＶＡ−架橋剤系のみ（No.４）の場合に比べてＰＶＡ−シリカ系（No.１５）は透水性が１桁少ない。また、ＰＶＡ−シリカ−架橋剤系ではさらに透水性が１桁から２桁少ない（No.１３、No.１４、No.１９、No.３３、No.４９)。これにより、本発明は透水性に優れていることがわかる。このことは、シリカのゲル化が透水係数の低下に貢献すること、さらに、ＰＶＡの架橋剤の存在下にＰＶＡ−シリカ系がゲル化するとその透水性はきわめて低くなることがわかる。 As is clear from Table 9, the PVA-silica system (No. 15) has an order of magnitude less water permeability than the PVA-crosslinking agent system alone (No. 4). Further, the PVA-silica-crosslinking agent system has one to two orders of magnitude less water permeability (No. 13, No. 14, No. 19, No. 33, No. 49). Thereby, it turns out that this invention is excellent in water permeability. This indicates that the gelation of silica contributes to the reduction of the water permeability coefficient, and further that the water permeability becomes extremely low when the PVA-silica system gels in the presence of a PVA crosslinking agent.
（６）強度と変形特性の試験
豊浦標準砂と配合液を混合して、直ちに５Φ×１０ｃｍのモールドに注型し、１週間後に脱型の後、一軸圧縮試験を行い、応力−歪曲線によって強度と変形特性を試験した。結果を図１のグラフに示す。
(6) Strength and deformation characteristics test Toyoura standard sand and compounding liquid are mixed and immediately cast into a mold of 5Φ × 10cm. After one week, after demolding, a uniaxial compression test is performed. The strength and deformation characteristics were tested. The results are shown in the graph of FIG.
図１から次のことがわかる。ＰＶＡ−架橋剤系（No.４）は、強度は低くて、歪みが大きくなっても破壊しないで順応する。それに対して、表４の酸性シリカゾルｃ、活性シリカｇは歪みが３％以内で破壊するので変形に対して順応性がないことがわかる。ＰＶＡ−シリカ系で架橋剤がない場合（No.１５）、変形に対して追随性がない。 The following can be seen from FIG. The PVA-crosslinker system (No. 4) is low in strength and adapts without breaking even when strain increases. On the other hand, the acidic silica sol c and the active silica g shown in Table 4 are not conformable to deformation because they are broken within a strain of 3%. When there is no cross-linking agent in the PVA-silica system (No. 15), there is no followability to deformation.
ＰＶＡ−シリカ−架橋剤系でも架橋剤がホウ酸（No.１３）の場合はグリオキザール（No.１４）に比べて順応性は小さい。グリオキザールが多い場合（No.１４）は順応性が大きくなる。シリカ濃度が同一の場合、グリオキザールの多い方（No.２８）が少ない方が（No.２６）よりも順応性が大きくなる。また、強度はシリカ濃度が大きいほど強度が大きくなるが、シリカ分が少なくＰＶＡが多いと順応性が大きいが、強度が低くなる（No.５３）。 Even in the PVA-silica-crosslinking agent system, when the crosslinking agent is boric acid (No. 13), the adaptability is small compared to glyoxal (No. 14). When there is a lot of glioxal (No. 14), the adaptability increases. When the silica concentration is the same, the one with more glyoxal (No. 28) is more adaptable than (No. 26). Further, the strength increases as the silica concentration increases, but when the silica content is small and PVA is large, the adaptability is high, but the strength is low (No. 53).
以上より、ＰＶＡ−シリカ系でＰＶＡの架橋剤があれば、変形順応性が大きく、架橋剤でもグリオキザールの方が大きい。また、架橋剤がない場合は、シリカのゲル化剤がある場合は固くなるが順応性はない。シリカ分が高くなると強度が上がり、ＰＶＡの比率が高くなると、強度が低くなるが、順応性は大きくなる。したがって、目的と地盤条件に応じて、ゲルの強度や変形順応性を調整して最適の配合処方を選択することができる。 From the above, if there is a PVA-silica-based PVA cross-linking agent, the deformation adaptability is large, and even in the cross-linking agent, glyoxal is larger. Moreover, when there is no crosslinking agent, it becomes hard when there is a silica gelling agent, but it is not adaptable. The strength increases as the silica content increases, and the strength decreases as the PVA ratio increases, but the adaptability increases. Therefore, the optimal formulation can be selected by adjusting the strength and deformation adaptability of the gel according to the purpose and ground conditions.
（７）変形追随性試験
１００ｃｃ入りのビーカー内に表１０に示される配合No.の配合液をゲル化させ、１週間後に山中式土砂硬度計のコーンの先端部１ｃｍをゲル中に貫入してその孔の回復状況を調べた。結果を表１０に示す。
(7) Deformability followability test In a 100 cc beaker, the blended solution with the blending number shown in Table 10 was gelled, and after 1 week, the tip of the cone of the Yamanaka earth and sand hardness meter penetrated into the gel. The recovery situation of the hole was investigated. The results are shown in Table 10.
表１０より表４のシリカ系配合液のゲル化ならびにＰＶＡ−シリカ系でも架橋剤がない場合は変形追随性がない（×印のゲル）ことがわかる。 From Table 10, it can be seen that the gelation of the silica-based compounded liquid in Table 4 and the PVA-silica-based liquid do not have deformation following ability (the gel marked with x) when there is no crosslinking agent.
ＰＶＡ−シリカ−架橋剤系で、架橋剤がホウ酸の場合、架橋剤がグリオキザールでも、ＰＶＡが少なく、シリカ分が多いとき、ＰＶＡもシリカ分も少ないときは、変形したあと元に回復しないが破壊には至らないので、変形順応性があるといえる（○印のゲル）。ＰＶＡ−シリカ−架橋剤で架橋剤がバランスがよく配合されているときは、荷重を加えても破壊することなく順応し、徐荷すれば元の形状に回復するという特性をもつ（○○印のゲル）。 When PVA-silica-crosslinking agent system, boric acid is used as the cross-linking agent, even if the cross-linking agent is glyoxal, when PVA is low and silica content is high, when PVA or silica content is low, it will not recover after deformation. Since it does not lead to destruction, it can be said that it has deformation adaptability (gel with a circle). When PVA-silica-crosslinking agent is well-balanced and blended, it has the property that it adapts without breaking even when a load is applied, and recovers to its original shape when slowly loaded. Gel).
以上より、変形追随性はＰＶＡ−シリカ−架橋剤系が最も優れ、特にグリオキザールのような有機系の架橋剤がＰＶＡ−シリカ系の架橋硬化に優れているということができる。 From the above, it can be said that the PVA-silica-crosslinking agent system is most excellent in deformation followability, and in particular, an organic crosslinking agent such as glyoxal is excellent in PVA-silica crosslinking curing.
（８）接着性試験
１００ｃｃ入りのビーカー中に表１１に示される配合No.の配合液をゲル化させ、１週間後にバネばかりの先端に竹串を付けて、ゲル化物に３．５ｃｍほど突き刺し、引き抜いたときの重さを測定し、結果を表１１に示した。
(8) Adhesion test In a 100 cc beaker, the blended solution with the blending number shown in Table 11 was gelled, and after 1 week, a bamboo skewer was attached to the tip of the spring, and the gelled product was pierced by about 3.5 cm. The weight when pulled out was measured, and the results are shown in Table 11.
表１１から次のことがわかる。シリカ系配合液のゲルでは、ＰＶＡ−シリカ系でも架橋剤がない場合、ＰＶＡ−シリカ−架橋剤系でもＰＶＡが少ない場合、ＰＶＡ−グリオキザール系、ならびにＰＶＡ−シリカ−グリオキザール系でＰＶＡの比率が大きい場合、５０〜１００ｇで接着性は大きい。しかし、ＰＶＡ−シリカーグリオキザール系は配合バランスがよい場合、１００ｇ以上を示し、ＰＶＡ−グリオキザール系よりも大きな接着力をもつことが判った。このことは、ＰＶＡ−シリカ−架橋剤系におけるシリカの存在による固さの付与が接着力においても優れた効果をもたらしていることを示している。 Table 11 shows the following. In the gel of the silica-based compounded liquid, when there is no PVA-silica-based crosslinking agent, when the PVA-silica-crosslinking agent system is low in PVA, the PVA-glyoxal system and the PVA-silica-glyoxal system have a large ratio of PVA. In this case, the adhesiveness is large at 50 to 100 g. However, the PVA-silica-glyoxal system showed 100 g or more when the blending balance was good, and it was found that the PVA-silica-glyoxal system had a larger adhesive force than the PVA-glyoxal system. This indicates that the addition of hardness due to the presence of silica in the PVA-silica-crosslinking agent system has an excellent effect on adhesion.
表１１の５０〜１００ｇの場合と、１００ｇ以上のゲルについて、ビーカーのゲルの上に水を浸して１週間後に同じく接着試験をした。５０〜１００ｇのものは接着力がほぼ半分近く低下したが、１００ｇ以上のものは接着力の低下は１０％以内でシリカの存在下では水中接着力が優れていることが判った。 In the case of 50 to 100 g in Table 11 and about 100 g or more of gel, water was soaked on the gel of the beaker and the adhesion test was similarly conducted after one week. The adhesive strength of 50 to 100 g was reduced almost by half, but the adhesive strength of 100 g or more was found to be within 10%, and the adhesive strength in water was excellent in the presence of silica.
（９）遮水材の製造
ａ 表５、No.１４の配合液をガラス板状上に４０μｍとなるように流延し、２０℃、湿度６５％の室内で７日間乾燥し、耐水性フイルムを製造した。
(9) Manufacture of a water-shielding material a. Cast the liquid mixture of Table 5 and No. 14 on a glass plate so as to be 40 μm, and dry it in a room at 20 ° C. and a humidity of 65% for 7 days. Manufactured.
ｂ ポリアシド樹脂７０％とレーヨン繊維３０％カート機により混線し、繊維ウエブを得て後、厚さ９ｍｍの不織布を得た。この不織布を表５No.１４の配合液中に含浸させて後、ゲル化させ、遮水マットを形成した。 b 70% polyacid resin and 30% rayon fiber were mixed using a cart machine to obtain a fiber web, and then a 9 mm thick nonwoven fabric was obtained. This non-woven fabric was impregnated in the formulation solution of Table 5 No. 14, and then gelled to form a water-proof mat.
ｃ コンクリートブロック表面に表５No.１４の配合液を厚さ０．５ｍｍ相当量を吹き付けて乾燥してブロック表面に遮水層を形成した。 c The mixture liquid of Table 5 No. 14 was sprayed onto the concrete block surface in an amount equivalent to 0.5 mm in thickness and dried to form a water shielding layer on the block surface.
ｅ No.２８配合液１００ｃｃに直径０．５ｃｍの粒状にしたベントナイト粒子を混合し、ゲル化して後、ゲルを１日水浸させたところ、ゲルが壊れることなく２倍の体積に膨張した。 e The bentonite particles having a diameter of 0.5 cm were mixed with 100 cc of the No. 28 compounded solution, gelled, and then the gel was immersed in water for one day. The gel expanded to double its volume without breaking.
ｆ No.２５の配合液を勾配１：１の斜面に１ｍｍに相当する厚さで吹き付けところ、１ケ月間雨水による浸食を大幅に低減できた。また、洋芝の種や（ケンタッキー３１フエスク）と共に法面に吹き付けたところ、１ケ月以内に開花して浸食を防止した。 f When No. 25 mixture was sprayed onto a slope with a slope of 1: 1 at a thickness equivalent to 1 mm, erosion due to rainwater for one month could be greatly reduced. In addition, when sprayed on the slope with the turf seeds and (Kentucky 31 Fuesque), it flowered within one month to prevent erosion.
上述の特性を有する本発明組成物はさらに以下の耐久性材料、あるいは遮水材料をつくることができる。 The composition of the present invention having the above-described properties can further produce the following durable materials or water shielding materials.
１）本発明のゲル化物が接着力と変形追随性と遮水性があるところから、以下の方法で地盤または建造物の遮水に用いることができる。地表面あるいは地盤中、あるいは掘削面や掘削溝中にゲル化物の層をつくり、あるいは土砂とゲル形成組成物を混合して固結層を形成し、あるいは注入によって地盤中に遮水層を形成する。 1) Since the gelled product of the present invention has adhesion, deformation followability, and water shielding properties, it can be used for water shielding of the ground or buildings by the following method. Create a layer of gelated material on the ground surface or ground, or excavation surface or trench, or mix sediment and gel-forming composition to form a consolidated layer, or form an impermeable layer in the ground by pouring To do.
２）地盤の凹状地形部に可撓性注入管を設置して後、該可撓性注入管の上に埋め戻し材を埋め、その後、該可撓性注入管を通して本発明にかかるゲル形成組成物を注入し、ゲル化物を形成して耐久性材料または遮水材料を形成する。 2) After installing a flexible injection tube in the concave topography of the ground, a backfill material is buried on the flexible injection tube, and then the gel-forming composition according to the present invention is passed through the flexible injection tube. The material is injected and a gelled material is formed to form a durable material or a water shielding material.
３）凹状地形部の上面に止水シートを設け、該止水シートの裏面、または表面に可撓性注入管を設置し、該可撓性注入管の上に埋め戻し材を埋め、貯留池、溜め池、または河川等の誘導地、廃水の溜め池あるいは産業廃棄物処分場とし、任意の時点で該可撓性注入管からゲル形成組成物を注入して、ゲル化して遮水層を形成する。 3) A water stop sheet is provided on the upper surface of the concave topography, a flexible injection pipe is installed on the back surface or the front surface of the water stop sheet, and a backfill material is buried on the flexible injection pipe. A reservoir, or a guide point such as a river, a wastewater reservoir or an industrial waste disposal site, and at any point in time, a gel-forming composition is injected from the flexible injection tube to form a water-impervious layer. Form.
４）地盤を掘削して凹状地形部を形成し、この凹状地形部に構造物を構築し、上記掘削で生じた埋め戻し土を凹状地形部に埋め戻しするに際し、上記構造物の周辺に可撓性注入管を設置して後、該埋め戻し材としての埋め戻し土を埋め戻し、その後、該可撓性注入管を通して本発明にかかるゲル形成組成物を注入し、該構造物の周辺を止水する。 4) Excavating the ground to form a concave terrain, constructing a structure on the concave terrain, and backfilling the excavated soil into the concave terrain. After the flexible injection tube is installed, the backfilling soil as the backfill material is backfilled, and then the gel-forming composition according to the present invention is injected through the flexible injection tube to surround the structure. Stop water.
５）上記埋め戻し材を埋め戻し土として上記凹状地形部に埋め戻しするに際し、構造物の構築の前、または構築後に該構造物の周辺に止水シートを配置し、該止水シートの裏面または表面に可撓性注入管を設置して後、該注入管の上に埋め戻し材の埋め戻し土を埋め戻し、本発明ゲル形成組成物を注入し、ゲル化させる。 5) When the backfill material is backfilled in the concave terrain as backfill soil, a water-stop sheet is disposed before or after the construction of the structure, and the back surface of the water-stop sheet Alternatively, after a flexible injection tube is installed on the surface, a backfill material of a backfill material is backfilled on the injection tube, and the gel-forming composition of the present invention is injected and gelled.
６）地盤の掘削部に地中構造物を設けてから埋戻しをする前、または、後にゲル形成組成物をその表面に被覆したりあるいは注入する。また、凹状の地表面にゲル形成組成物の遮水膜を形成し、その上に土を撒きだし、廃棄物を投下して埋め立てても、荷重の変化によって遮水層が変形しても破壊することなく順応し、止水効果を保ち得、有害物の漏出を防ぐことができる。 6) A gel-forming composition is coated or injected on the surface of the ground excavation part before or after the underground structure is provided after backfilling. Moreover, even if a water-impervious film of gel-forming composition is formed on the concave ground surface, soil is sprinkled on it, and waste is dropped and landfilled, or even if the water-impervious layer deforms due to changes in load, it breaks down It is possible to adapt without stopping, keep the water stop effect, and prevent the leakage of harmful substances.
７）また、水田や貯水地の底面に遮水層を形成して漏水を防ぐことができる。この場合ゲル化物は中性なため、植物が生育する。また、土砂と混合して遮水層を形成してもよい。 7) Moreover, a water-impervious layer can be formed on the bottom of paddy fields and reservoirs to prevent water leakage. In this case, since the gelled product is neutral, the plant grows. Further, it may be mixed with earth and sand to form a water shielding layer.
８）本発明のゲル形成組成物を乾燥してフイルム状とし、あるいは他のシートや建造物の上に被覆して乾燥し、その接着力によって密着した遮水膜を形成する。また、シリカ分を含むため変形しやすく、かつ、やぶれにくい遮水膜を形成する。 8) The gel-forming composition of the present invention is dried to form a film, or is coated on another sheet or building and dried to form a tight water-shielding film by its adhesive strength. In addition, since it contains silica, it forms a water-shielding film that is easily deformed and hardly shakes.
９）本発明のゲル形成組成物はＰＨがほぼ中性で接着力があるため、ゲルの膜に植物種子を接着してシート状にすることにより、土砂壁面に設置して雨水による土砂の浸食を防止すると共に、種子の流失を防いで斜面や建造物の屋上緑化の緑化材として用いることができる。 9) Since the gel-forming composition of the present invention has a substantially neutral pH and adhesive strength, plant seeds are adhered to the gel film to form a sheet, which is installed on the earth and sand wall surface and erodes the earth and sand by rainwater. Can be used as a greening material for rooftop greening of slopes and buildings by preventing seed loss.
１０）本発明のゲル形成組成物はゲル化に至るまで、粘性が低く、かつ、ゲル化時間に至るまでの充分な可使時間を得ることができるため、地表面または、地中に散布、吹き付け、注入等の手法によって遮水層や固結層を形成できる。 10) Since the gel-forming composition of the present invention has low viscosity until gelation and a sufficient pot life until gelation time can be obtained, it can be dispersed on the ground surface or in the ground. A water shielding layer or a consolidated layer can be formed by a technique such as spraying or pouring.
１１）トンネル裏込め材や軌道下に固結層を形成することにより、振動が繰り返しても破壊することなく、順応する止水層あるいは噴泥防止層を形成する。 11) By forming a consolidated layer under the tunnel backfill material or under the track, a conforming water stop layer or a mud mud prevention layer is formed without breaking even if vibration is repeated.
１２）地中構造物の割れ目や矢板等の継手部に注入して遮水層を形成する。水中接着力が優れているため、細かい亀裂に浸入してゲル化し、かつ、水圧で押し出されることがない。また、構造物が変異しても破壊することなく、順応する。ゲル化時間と粘性を自由にコントロールでき、また、固さもコントロールできるため、状況と目的に応じた最適の処方を選択できる。 12) Inject into joints such as cracks and sheet piles in underground structures to form a water shielding layer. Since it has excellent adhesive strength in water, it penetrates into fine cracks and gels, and is not extruded by water pressure. Also, even if the structure is mutated, it adapts without being destroyed. The gelation time and viscosity can be freely controlled, and the hardness can also be controlled, so that the optimum formulation can be selected according to the situation and purpose.
１３）アース処理や貯水地や護岸の止水壁を注入や掘削溝中に本発明ゲル形成組成物を
充填し、あるいは懸濁性固結物や土粒子等の混合物を充填し、地盤の変位があっても破壊することなく、順応する止水壁を形成しうる。また、護岸の矢板の裏側、矢板しめ切りの裏側、矢板のジョイント部、あるいは矢板の欠損部に本発明のゲル形成組成物を充填または注入し、構造物が振動または変位して順応する遮水物を形成する。
13) Ground treatment, reservoir wall and revetment walls are filled, the gel forming composition of the present invention is filled into the excavation trench, or a mixture of suspended solids and soil particles is filled to displace the ground. Even if there is, it can form a water stop wall that adapts without breaking. Moreover, the back side of the sheet pile of the revetment, the back side of the sheet pile cutting, the joint part of the sheet pile, or the missing part of the sheet pile is filled or injected with the gel forming composition of the present invention, and the structure is oscillated or displaced to adapt. Form.
１４）本発明のゲル形成組成物にベントナイトの粒や吸水性樹脂を混入して、止水材の継ぎ目、地盤コンクリートの継ぎ目、あるいはトンネルや建造物の亀裂部に注入したり、充填したりすることにより、ゲル中の水分や地下水によってこれらの吸水性材料が膨張し、割れ目や空隙を密実に充填し、水圧がかかっても抜け出ることなく遮水する。 14) Bentonite grains and water-absorbing resin are mixed in the gel-forming composition of the present invention, and injected into or filled in the joints of water-stopping materials, joints of ground concrete, or cracks in tunnels and buildings. As a result, the water-absorbing material expands due to the moisture in the gel and the groundwater, and the cracks and voids are filled tightly, and the water is blocked without coming out even when water pressure is applied.
１５）ゲル形成組成物にセメント、フライアッシュ、粘土、土砂、軽量骨材、発泡スチロール、ビーズ等の懸濁物、あるいは粒状物を混入して注入することにより、あるいはこれらの混合物を地盤の空隙や掘削溝やコンクリートの背面の空洞や亀裂に充填して遮水することにより、弾力性があって振動等に破壊されにくい固結体を形成することができる。また、あらかじめこれらの懸濁液を地盤中に注入しておいてから、上記ゲル形成組成物を注入することもでき、あるいは上記ゲル形成組成物を地盤中に注入しておいてから、これらの懸濁物または粒状物を圧入することもできる。 15) Injecting a suspension of cement, fly ash, clay, earth and sand, lightweight aggregate, expanded polystyrene, beads, etc. into the gel-forming composition, or injecting the mixture, or mixing these mixtures By filling the excavation groove and the cavity or crack on the back of the concrete and blocking water, a solidified body that is elastic and hardly broken by vibration or the like can be formed. Alternatively, these suspensions can be injected into the ground in advance, and then the gel-forming composition can be injected, or the gel-forming composition can be injected into the ground before Suspensions or granules can also be injected.
本発明は得られえるゲル化物が弾力性、あるいは変形追随性、さらには耐水性を有し、外力等による変形が生じても、さらには振動を受けても破壊することなく追随し、外力を除けば元に戻り、体積の収縮がなく、乾燥しても粉状になることがなく、一体性のある、長期間効果の継続された耐水材料となり、しかも植物の生育を阻害せず、また雨水の浸食作用があっても地表面や構造物を良好に保護する。このため、従来の地盤固結材が適用できなかった分野のみならず、構造物、建造物の保護等、新しい分野にも適用可能である。 In the present invention, the obtained gelled product has elasticity or deformation followability, and further has water resistance. If it is removed, it will return to its original shape, there will be no shrinkage in volume, it will not become powdery even when dried, it will become an integrated, long-lasting, water-resistant material, and it will not inhibit plant growth, Even if it has rainwater erosion, it protects the ground surface and structures well. For this reason, it can be applied not only to fields where conventional ground consolidation materials could not be applied, but also to new fields such as protection of structures and buildings.
Claims (22)
Ａ 地表面または土中にゲル化物を形成し、または止水材とともにゲル化物を形成し、地盤の遮水体とする形態。
Ｂ 建造物の表面、連結部、亀裂部または背面空隙に散布または充填してゲル化物を形成し、遮水体とする形態。
Ｃ 地盤中の溝に充填し、ゲル化して遮水体とする形態。
Ｄ 地盤上、または地中に、土と混合して遮水体を形成する形態。
Ｅ 振動や繰り返し荷重を受ける地盤にゲル化物を形成する形態。
Ｆ 地盤上に種子、植物または緑化材とともに被覆する形態。
Ｇ ベントナイト粒状体または吸水膨張性樹脂と混合して遮水体の継ぎ目、あるいは建造物の亀裂に充填し、ゲル化物中の水分あるいは地下水によって膨張せしめて遮水する形態。
Ｈ 他の止水材と接着して一体化する形態。
Ｉ フイルム状に乾燥して使用する形態。 Gel formation characterized by using a gel-forming composition containing a solution-type silica compound, polyvinyl alcohol, and a crosslinking agent for polyvinyl alcohol as active ingredients in the following forms A to I: How to use the composition.
A Form that forms a gelled material on the ground surface or in the soil, or forms a gelled material together with a water-stopping material to form a water-blocking body for the ground.
B Form which forms a gelled substance by spraying or filling the surface, connecting part, crack part or back space of a building to form a water shielding body.
C Form that fills the groove in the ground and gels to form a water shield.
D A form that forms a water shield by mixing with soil on the ground or in the ground.
E A form in which gelled material is formed on the ground subjected to vibration and repeated loads.
F Form in which the ground is covered with seeds, plants or greening materials.
G A form that is mixed with bentonite granules or a water-swellable resin, filled in a seam of a water shield or a crack in a building, and inflated with moisture in gelled material or groundwater to block the water.
H A form that is bonded and integrated with other water-stop materials.
I A form used by drying into a film.
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